电力拖动与运动控制课件8--矢量控制技术
第八章 电力拖动在运动控制系统中的应用
由于采用变频调速，该恒压供水系 统可以节能，特别是在流量小的情况下 节能效果明显。多数品牌通用变频器支 持恒压供水功能，无须增加任何硬件， 也无须修改软件，只要适当设定变频器 的工作模式与有关参数（PID参数等）就 可以了，这是通用变频器众多功能当中 的一个。
8.1.2 多电机同步调速系统 在冶金、印染、造纸、薄膜加工等连续生 产线上,机台很多,需要多台电动机同步调速完 成加工任务。 1.共轴驱动多电机同步调速 在设备的几何尺寸比较大、比较长的情况 下，有必要用数台电动机共同驱动。图8-3示 出了一台轮转印刷机的传动系统，由八台或者 更多的电动机共轴驱动，轴很长。为了避免长 轴传递起伏很大的转矩引起的扭转形变，每一 段有一台电动机驱动并与该段的负载大致配合， 只有少量的同步转矩(Ten-TLn差值部分)需要通 过长轴传递。
8.2 电力拖动位置控制系统 8.2.1 位置控制系统概述 位置控制系统又称位置随动系统(position follower)或伺服系统(servo drives)。在很多电气 传动中，控制的目的是对象空间的位置或者电 动机的轴位。例如，车床刀架的精确位置控制 是精密加工的关键；机器人关节的轴位控制是 末端运动轨迹插补的关键。10kW以下的小容量 电伺服系统对机床进給控制或机器人位置控制 特别有用。实际上凡是需要机械运动的场合， 无论是工业上的加工设备，还是运输工具，是 化工厂、发电厂的执行阀，还是飞行器上的操 纵面，都能发现位置伺服控制在应用。
8.2.2 电梯位置控制系统 图8-9示出了一种可能的电梯位置控制方案。
R
图8-9 电梯多环位置控制 APR—位置调节器 ASR—转 速调节器 AAR—加速度调节器 ACR—电流调节器（转 矩调节器）BQ—位置检测 D—微分环节 FBS—速度检 测 UI—逆变器 MS—永磁同步电机
电力拖动ppt课件
目 录
• 电力拖动概述 • 电力拖动系统的电动机 • 电力拖动系统的控制电路 • 电力拖动系统的应用实例 • 电力拖动系统的维护与故障排除
01
电力拖动概述
定义与原理
定义
电力拖动是指利用电动机作为原 动机来拖动生产机械的工作机构 使之运转的一种方法。
原理
利用电动机产生的转矩和转速， 通过传动机构来驱动生产机械的 工作机构运转。
电力拖动系统能够精确控制生产线的速度、位置和运动轨迹，提高生产效率和产品 质量。
工业自动化生产线通常需要高可靠性和高稳定性的电力拖动系统，以确保生产线的 正常运行和生产安全。
电梯控制系统
电梯是电力拖动系统在垂直运 输领域的典型应用，通过电机 驱动曳引绳或链条实现升降运 动。
电力拖动系统能够精确控制电 梯的速度和位置，提供安全、 舒适、高效的运输服务。
按控制方式分类
手动控制、半自动控制和自动控制等 。
机械传动、液压传动和气压传动等。
02
电力拖动系统的电动机
电动机的种类与特点
直流电动机
具有良好的调速性能， 适用于需要平滑调速的 场合。但结构复杂，维
护成本高。
交流电动机
结构简单，维护方便， 但调速性能较差。常见 的有异步电动机和同步
电动机。
伺服电动机
应确保所选电动机符合安全标准，并具有 必要的安全保护功能。
03
电力拖动系统的控制电 路
控制电路的组成与原理
组成
控制电路主要由控制电器、保护电器和测量仪表组成，用于实现对电动机的启 动、调速、制动和反向等控制操作。
原理
通过控制电路中的电器元件，实现对电动机的电源通断、调速和转向的控制， 从而达到生产工艺的要求。
电力拖动基础ppt课件
四、例：他励直流电动机调压调速的物理过程
U a Ea I a Ra Ea ken
kTIa
负载转矩 Tl 恒定
原状态：
Ua1, n1, Ea1, Ia ,T
新状态：
Ua2 , n2 , Ea2 , Ia ,T
1.2 电力拖动系统的机械特性
1.2.1 机械特性
1. 机械特性是指转速与转矩之间的关系曲线，即 n f (T )
nn10
U aN
n2
U1
n3
U2
n4
U3 T
0
Tl
3.电枢回路串电阻起动
1C
2C Ia
R j1
Rj2
Ra
Ua
Ea
3C
n
n
nn01
A
n2
n3
1 Ra
n1 n2
2
Ra R j1
n3
3
Ra R j1 R j2
Tl
T
0
Il I2 a)
I1
Ia
0
Il I2
I1 Ia
0
t1
t2 t3
t
b)
t1
t2
t3
t
60
J m 2 G ( D )2 GD 2 ( kgm2 )
g 2 4g
式中：G——重量（N）；g——重力加速度，g = 9.81m/s2 ；
D——惯性直径（m）； ——惯性半径（m）
J
d
dt
的实用形式为
T
T
GD 2 375
dn dt
GD 2 4gJ 称为飞轮矩 (N m2 ) 375具有加速度量纲
恒转矩调速
nN
n
恒功率调速
矢量控制_精讲
矢量控制——深入讲解矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。
矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。
基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。
早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。
无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。
实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。
它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。
由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。
第7章电力拖动自动控制系统运动控制系统第5版ppt课件
直接转矩控制系统利用转矩偏差和 定子磁链幅值偏差的符号，根据当 前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实施电 磁转矩和定子磁链的控制。
内容提要
异步电动机动态数学模型的性质 异步电动机三相数学模型 坐标变换 异步电动机在正交坐标系上的动态数学
7.3.1 坐标变换的基本思路
当观察者也站到铁心上和绕组一起旋转 时，在他看来，d和q是两个通入直流而 相互垂直的静止绕组。
如果控制磁通的空间位置在d轴上，就和 直流电动机物理模型没有本质上的区别 了。
绕组d相当于励磁绕组，q相当于伪静止 的电枢绕组。
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系 的物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
两相绕组，通以两相平衡交流电流，也 能产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动 势大小和转速都相等时，即认为两相绕 组与三相绕组等效，这就是3/2变换。
7.3.1 坐标变换的基本思路
虽然电枢本身是旋转的，但由于换向器和电 刷的作用，闭合的电枢绕组分成两条支路。 电刷两侧每条支路中导线的电流方向总是相 同的。
7.3.1 坐标变换的基本思路
当电刷位于磁极的中性线上时，电枢磁动势 的轴线始终被电刷限定在q轴位置上，其效 果好象一个在q轴上静止的绕组一样。
但它实际上是旋转的，会切割d轴的磁通而 产生旋转电动势，这又和真正静止的绕组不 同。
7.3.2 三相-两相变换 （3/2变换）
三相绕组A、B、C和两相绕组之间的 变换，称作三相坐标系和两相正交坐 标系间的变换，简称3/2变换。
电力拖动与运动控制
电力拖动与运动控制讲 义马 昕目录绪 论 (1)0.1 什么是运动控制系统 (1)0.1.1 什么是运动控制 (1)0.1.2 运动控制系统的研究内容 (1)0.1.3 运动控制系统的动力源 (1)0.2 运动控制系统的应用 (2)0.2.1 典型的运动控制系统 (2)0.2.2 应用举例 (2)0.3 运动控制系统的基本结构 (5)0.3.1 电力传动装置与系统 (5)0.3.2 运动参数的测量和反馈 (6)0.3.3 控制策略 (7)第一章 直流电动机 (10)1.1 直流电动机的基本工作原理与结构 (10)1.1.1 直流电动机的基本工作原理 (10)1.1.2 直流电动机的基本结构 (11)1.1.3 直流电动机的铭牌数据 (13)1.2 直流电动机的电枢反应 (13)1.2.1 直流电动机的空载磁场 (14)1.2.2 直流电动机的电枢磁场 (14)1.2.3 电枢反应 (15)1.3 直流电动机的电枢电动势和电磁转矩 (16)1.3.1 直流电动机的电枢电动势 (16)1.3.2 直流电动机的电磁转矩 (16)1.4 直流电动机 (17)1.4.1 直流电动机的励磁方式 (17)1.4.2 他励直流电动机的基本方程式 (17)1.5 电力拖动系统的运动方程式 (18)1.5.1 单轴拖动系统的运动方程式 (19)1.5.2 运动方程式中正、负号的规定 (19)1.5.3 拖动系统的运动状态 (20)1.5.4 他励直流电动机的反转 (20)1.6 生产机械的负载转矩特性 (21)1.6.1 恒转矩负载特性 (21)1.6.2 恒功率负载特性 (22)1.6.3 通风机型负载特性 (22)1.7 他励直流电动机的机械特性 (22)1.7.1 机械特性方程式 (23)1.7.2 固有机械特性和人为机械特性 (23)1.8 他励直流电动机的启动 (25)1.8.1 直接启动 (25)1.8.2 电枢回路串电阻启动 (25)1.8.3 降低电枢电压启动 (26)1.9 他励直流电动机的电气制动 (26)1.9.1 能耗制动 (26)1.9.2 反接制动 (28)1.9.3 回馈制动 (29)1.10 他励直流电动机的调速 (29)1.10.1 调速指标 (30)1.10.2 调速方法 (31)1.10.3 直流调速系统使用的可控直流电源 (33)第二章 三相交流异步电动机 (36)2.1 结构 (36)2.1.1 定子部分 (36)2.1.2 转子部分 (37)2.1.4 铭牌数据 (38)2.2 工作原理和转动原理 (39)2.2.1 工作原理 (39)2.2.2 转动原理 (40)2.3 空载运行 (41)2.3.1 电磁关系 (41)2.3.2 定子电压平衡关系 (42)2.4 负载运行 (44)2.4.1 电磁关系 (44)2.4.2 转子绕组各电磁量的特点 (45)2.4.3 磁动势平衡方程式 (46)2.4.4 电压平衡方程式 (46)2.5 等效电路 (46)2.5.1 频率折算 (47)2.5.2 绕组折算 (48)2.5.3 T型等效电路 (49)2.6 功率和电磁转矩 (49)2.6.1 功率平衡方程式 (49)2.6.2 转矩平衡方程式 (51)2.7 机械特性 (51)2.7.1 固有机械特性 (52)2.7.2 人为机械特性 (53)2.8 启动和制动 (55)2.8.1 鼠笼型异步电动机的启动 (55)2.8.2 绕线型异步电动机的启动 (56)2.8.3 异步电动机的电气制动 (57)2.9 交流调速的基本方法 (57)2.9.1 变极对数调速 (58)2.9.2 变转差率调速 (58)第三章 速度闭环控制的直流调速系统 (61)3.1 开环调速系统 (61)3.1.1 开环调速系统的机械特性 (61)3.1.2 开环调速系统的性能和存在的问题 (62)3.2 速度单闭环控制的调速系统 (63)3.2.1 速度闭环调速系统的组成及其静特性 (63)3.2.1.1 单闭环调速系统的组成 (63)3.2.1.2 转速负反馈单闭环调速系统的静特性 (63)3.2.1.3 开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较 (64)3.2.1.4 单闭环调速系统的基本特征——反馈控制规律 (66)3.2.2 单闭环调速系统的限流保护——电流截止负反馈 (67)3.2.2.1 问题的提出 (67)3.2.2.2 电流截止负反馈环节 (68)3.2.2.3 带电流截止负反馈的单闭环转速负反馈调速系统 (68)3.2.3 速度闭环控制调速系统的动态数学模型及稳定性分析 (70)3.2.3.1 动态数学模型 (70)3.2.3.2 稳定性分析 (72)3.2.4 采用PI调节器的单闭环无静差调速系统 (72)3.3 多环控制直流调速系统 (74)3.3.1 转速电流双闭环调速系统的组成及静特性 (74)3.3.1.1 问题的提出 (74)3.3.1.2 转速、电流双闭环调速系统的组成 (75)3.3.1.3 转速、电流双闭环调速系统的静特性 (75)3.3.2 双闭环调速系统的启动过程分析 (77)3.3.2.1 启动过程的三个阶段 (77)3.3.2.2 启动过程特点 (78)3.3.3 双闭环调速系统的动态性能 (78)第四章 可逆调速系统 (81)4.1 结构与特点 (81)4.1.2 励磁反接可逆线路 (82)4.2 晶闸管装置的逆变状态与直流电动机的回馈制动 (82)4.2.1 晶闸管整流电路的整流与逆变的状态 (82)4.2.2 直流电动机的回馈制动 (84)4.3 环流 (86)4.3.1 环流及其种类 (86)4.3.2 直流平均环流与配合控制 (86)4.3.3 自然环流可逆调速系统 (87)第五章 交流调速基础 (91)5.1 概述 (91)5.1.1 交流调速系统与直流调速系统的比较 (91)5.1.2 交流调速系统的难点和复杂性 (93)5.1.3 交流调速系统的技术突破 (94)5.1.4 交流调速系统的主要应用领域 (95)5.2 交流调速涉及的知识 (96)5.3 电力变换电路 (96)5.3.1 变频器的基本构成 (96)5.3.2 跟踪型PWM控制 (101)第六章 VVVF调速 (104)6.1 VVVF调速 (104)6.1.1 VVVF控制的电压模式 (104)6.1.2 异步电动机变频调速时的机械特性 (104)6.1.3 转矩提升的Uω控制 (106)116.1.4 VVVF控制的基本结构 (107)6.2 转差频率控制 (109)6.2.1 转差频率控制概念 (109)6.2.2 转差频率控制规律 (109)6.2.3 转差频率控制的基本结构 (110)第七章 矢量控制技术 (112)7.1 异步电动机等效电路变换 (112)7.1.1 T型等效电路 (112)7.1.2 通用等效电路 (113)7.1.3 不对称T型等效电路 (114)7.2 坐标变换 (115)7.2.1 3φαβ−变换 (115)7.2.2 d qαβ−−变换 (116)7.2.3 3d qφ−变换 (116)7.3 矢量控制异步电动机数学模型 (117)7.3.1 异步电动机基本方程 (118)7.3.2 异步电动机d-q轴理论 (120)7.3.3 异步电动机的电磁转矩 (121)7.4 矢量控制的思路 (121)7.5 矢量控制类型 (123)7.5.1 直接型矢量控制 (123)7.5.2 间接型矢量控制 (124)7.6 矢量控制系统 (126)7.6.1 电流源驱动异步电动机矢量控制系统 (126)7.6.2 电压源驱动异步电动机矢量控制系统 (127)7.6.3 带有直流控制环的异步电动机矢量控制系统 (128)绪论0.1 什么是运动控制系统0.1.1 什么是运动控制运动控制的主要研究内容是机械运动过程中涉及的力学、机械学、动力驱动、运动参数检测和控制等方面的理论和技术问题。
电力拖动与运动控制 第七章 7.3.1 按转子磁链定向的矢量控制系统
r2 1 2 ( ) Te 1 kTe 3n p Er
（6.3-18）
系计算 s ，然后计算 1 。
n
b
a：恒 U1 / 1 控制 b：恒 E g / 1 控制 c：恒 Er / 1 控制
r1
I1
L1 Ll1 Lm kl Lm
' I r2
a c
n0N
Ll1
Ir0
U1 (1 )
Eg
kl Lm
kl Er
r2' 2 kl s
o
Te
（2） 基于空间电流矢量的说明
以产生同样的旋转磁动势为准则， 异步电机通过三相-两相变换 可以等效成两相静止坐标系上的交流电流 i 和 i ， 再通过同步旋转 变换，可以等效成同步旋转坐标系上的直流电流 iM 和 iT 。 站到异步机旋转坐标系上，所看到异步机模型的便是一台与图 7.3.1(a)结构相同的直流电动机。
Lm isT 对于滑差频率 s ，由第 4 行 s 1 r Tr rM
（7.3-5）
rT 0
同时，由式（7.3-4）第 3 行有 rM
Lm isM Tr p 1
（7.3-6）
小结：
由图 7.3.2 可以得到以下结果： 假如实现转子磁链定向，则 ① 转子磁链 r 仅由定子电流励磁分量 isM 产生， 与转矩分量 isT 无 关，从这个意义上看，定子电流的励磁分量与转矩分量是解耦的。 式（7.3-6）还表明， rM 与 isM 之间的传递函数是一阶惯性环节，其 时间常数 Tr 为转子时间常数， 当励磁电流分量 isM 突变时， r 的变化 要受到励磁惯性的阻挠，这和直流电动机励磁绕组的惯性作用是一 致的。 ② 电磁转矩 Te 是变量 isT 和 rM 的点积，即由式（7.3-3）表示。 由于 Te 同时受到变量 isT 和 rM 的影响，仍旧是耦合着的。
电力拖动及自动控制原理基本知识及应用知识PPT课件
常开按钮
常闭按钮
复合按钮
电路符号：
6.行程开关
用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。都 是由触头系统、操作机构和外壳组成。其是利用生产机 械的运动部件碰压使其触头动作的。 电路符号：
结构与按钮类似，但其动作要
由机械撞击。
7.交流接触器
交流接触器在工业及其它各个邻域中得到广泛应用，它 是一种利用电磁机构操作运行的，可远距离频繁地接通和断 开交直流主电路及大容量控制电路 其主要控制对象是电动 机，也可以用于控制其他负载。
直流电机的工作原理及特性
直流电机的基本结构
主磁极 电枢 换向器 电刷装 置
直流电机的结构图
剖面图：电枢1； 主磁极2；换向 极4；机座6
电枢铁心冲片
换向器1：换向片3； 连接片4；云母环2
磁场的基本知识
通电导体周围会产生磁场，磁场是一个矢量。 用磁通密度（简称磁密）或磁感应强度)B 描述磁场的强弱。
1.刀开关
在电力拖动控制线路中最常用的是由刀开关和熔断器组合 而成的负荷开关。
生产中常用HK系列开启式负荷开关（又称瓷底胶盖刀开关， 简称闸刀开关），适用于照明、电热设备及小容量（ 5.5kW 以下）电动机控制线路中，供手动不频繁地接通和分断电路， 起短路保护作用。
结构：开关的瓷座上装有进线 座、静触头、熔体、出线座和 带手柄的刀式动触头，上面盖 有胶盖以防止操作时触及带电 体或分断时产生的电弧飞出伤 人。
应用中最好使用标准、规范的导线颜色：A相用黄色，B 相用绿色，C相用红色，N线用蓝色，PE线用黄绿双色。
三相五线制是指A、B、C、N和PE线，其中，PE线
是保护地线，也叫安全线，是专门用于接到诸如设备外壳
等保证用电安全之用的。
电力拖动与控制第1章电力拖动系统的动力学基础课件
向相反时为正。
在代入具体数值时，如果其实际方向与规定的正
方向相同，就用正数，否则应当用负数。
第二节 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算
多轴电力拖动系统，就是在电动机与工作机构之
间增设传动机构的系统。
一般采用折算的办法，把多轴电力拖动系统折算
为等效的单轴系统，然后按单轴电力拖动系统的运
GDeq2 1.2GDd2 1.2 100N m 2 120N m 2
（3）不切削时(Tmeq=0)，工作台与工件反向加速时，
系统动态转矩绝对值
T Tmeq
GD 2 dn 120
500N m 160N m
375 dt
375
第三节 生产机械的负载转矩特性
动惯量为Jeq,根据折算前后动能不变的原则：
1G 2
1 GDeq 2 n 2
v
(
)
2 g
2 4g
60
Gv 2
Gv 2
2
GDeq 4
365 2
2 n 2
n
(
)
60
2
所以：
求等效单轴系统的总飞轮矩时，还要计算传动机
构各旋转轴飞轮矩的折算值，其方法与多轴系统飞
轮矩折算方法相同。
二、工作机构直线运动转矩与飞轮矩的折算
第二节 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算
注意：使用运动方程进行分析时，式中的TL应是折
算后的等效负载转矩Tmeq，GD2是折算后系统总的等
效飞轮矩GDeq2 。
本节重点研究负载转矩和飞轮矩的具体折算方法。
折算的原则：
按照能量守恒定律，系统在折算前和折算后应具
《电力拖动与控制》课件
在家用电器中的应用
空调和冰箱
在家用空调和冰箱中，电力拖动控制系统用于驱动压缩机 的运行，实现制冷和制热功能，同时保证设备的节能和高 效运行。
洗衣机和烘干机
在洗衣机和烘干机中，电力拖动控制系统用于驱动电机和 传送带，实现衣物的洗涤和烘干功能，同时保证设备的安 全和稳定运行。
厨房电器
在厨房电器中，电力拖动控制系统用于驱动电饭煲、电磁 炉等设备的加热元件，实现烹饪功能，同时保证设备的安 全和高效运行。
要点二
详细描述
按照电动机类型分类，电力动系统可以分为直流电力拖 动系统和交流电力拖动系统两大类。按照使用场合分类， 电力拖动系统可以分为工业用电力拖动系统和民用电力拖 动系统两类。按照运动形式分类，电力拖动系统可以分为 直线运动电力拖动系统和旋转运动电力拖动系统两类。此 外，还可以按照电力拖动系统的规模和复杂程度等进行分 类。
在交通运输中的应用
城市轨道交通
在城市轨道交通系统中，电力拖动控制系统用于驱动列车和各种 辅助设备，实现列车的高效、安全运行。
电动汽车
在电动汽车中，电力拖动控制系统用于驱动车辆行驶和各种辅助设 备，实现车辆的节能、环保和高效运行。
航空电子
在航空领域，电力拖动控制系统用于驱动飞行器的起落架、襟翼等 机构，实现飞行器的安全、稳定和高效运行。
在工业自动化中的应用
自动化生产线控制
物流自动化
电力拖动控制系统在自动化生产线中 发挥着关键作用，通过电机驱动和控 制，实现生产线的自动化运行，提高 生产效率和产品质量。
在物流自动化系统中，电力拖动控制 系统用于自动化输送设备和仓储设备 的驱动和控制，实现高效、准确的物 流作业。
机器人技术应用
在工业机器人中，电力拖动控制系统 用于驱动机器人的关节和执行机构， 实现机器人的各种复杂动作和精确控 制。
《矢量控制系统》课件
驱动器
驱动器是矢量控制系统中的功率 转换单元，负责将电能传递给电
机。
驱动器采用电力电子器件，如绝 缘栅双极晶体管（IGBT）或硅整 流二极管（SCR），以实现高效
率和高功率密度的能量转换。
驱动器还配备有过电流、过电压 、过热等保护功能，以确保系统
的安全运行。
03
矢量控制系统的性能分析
动态性能分析
人工智能技术还可以用于故障诊断和预测，通过分析历史数 据和实时监测数据，提前发现潜在的故障，并采取相应的预 防措施，确保系统的可靠性和安全性。
分布式矢量控制系统
随着工业自动化的发展，分布式矢量控制系统逐渐成为趋 势。这种系统将多个矢量控制器通过网络连接起来，实现 信息共享和协同控制，提高了整个系统的灵活性和可扩展 性。
在交通领域，矢量控 制系统用于控制电动 车、地铁等轨道交通 工具的牵引系统，提 高车辆的运行效率和 安全性。
在新能源领域，பைடு நூலகம்量 控制系统用于控制风 力发电机、太阳能逆 变器等设备的能源转 换和并网控制，提高 新能源发电的效率和 可靠性。
02
矢量控制系统的组成
控制器
控制器是矢量控制系统的核心，负责 接收指令并计算电机的控制信号。
、降低能耗。
案例三：矢量控制系统在机器人中的应用
总结词
机器人需要高精度、快速响应的运动控 制，矢量控制系统能够满足这些要求， 提高机器人的作业效率和安全性。
VS
详细描述
矢量控制系统在机器人领域的应用广泛， 如工业机器人、服务机器人等。通过矢量 控制技术，机器人能够实现精确的位置、 速度和加速度控制，快速响应各种指令和 环境变化。这有助于提高机器人的作业效 率、增强安全性，并降低能耗，为机器人 技术的发展和应用提供了重要支持。
矢量控制.ppt
只要迅速控制T，才可达到优良的动态响应指标。也就是说，调
速系统的动态性能，归根结底就是对电磁转矩迅速准确控制的性
能。
直流电动机具有优越的控制性能，这归功于它的被控量
形式易于控制。当忽略电机磁路的饱和效应并通过补偿的办 法来消除电枢反应影响，电刷置于电动机的几何中性线时， 励磁磁通Φ与电枢电流Ia所产生的电枢磁动势Fa在空间总是 保持垂直，如图8－1所示，此时可以获得最大的电磁转矩 T=CeΦIa。可见，由于励磁磁通与电枢磁动势两者的方向相 互垂直，两者之间互不影响，励磁绕组与电枢绕组又相互独 立，故有可能分别独立地调节励磁电流与电枢电流。若不考 虑磁路饱和，磁通Φ正比于励磁电流If，保持电流If恒定时， 电磁转矩与电枢电流成正比。特别是当维持Φ恒定时，直流 电动机的电磁转矩T将随电枢电流线性变化，即可以方便地 通过对电枢电流的控制实现对电磁转矩的控制。综上所述， 由于直流电动机被控变量是励磁电流Ia及电枢电流If，它们 都是只有大小及正负变化的标量。直流电动机典型的双闭环 控制系统就是一种标量控制系统，它结构简单，易于实现。
三相定子电流作为异步机的输入量，经过两次变换分离 出两个独立的分量iM、iT，如同直流机的两个分量那样。这 两个分量经过确定的数学坐标变换能够准确地分离计算出来， 这样便可以施加控制，根据对两个分量iM、iT的控制要求， 实时调整三相定子电流的幅度和相位，获得适当的电流矢量。
从总体看，输入为三相交流电流ia、ib和ic，输出 为转速ω的一台异步电动机。从外部看，经过3/2变换 和同步旋转变换，得到一台输入直流的励磁电流iM、 转矩电流iT，输出为转速ω的等效直流电动机。
其转矩，从而可获得高动态性能的调速性能。
B
F
n0
b
ω1
矢量控制ppt课件
cos
C 2r/3S 2 3 c co os s(( 1 12 20 0o o))
sin
sin(120o)
sin(120o)
四、转子磁链定向的坐标系
实践证明：当将d轴轴线控制在电动机的转子磁链矢 量的方向上，得到的异步电动机的数学模型相对简单。异 步电动机矢量控制基于的数学模型就是采用这种按转子磁 场定向、同步旋转的Ｍ、Ｔ坐标系所导出的模型。
六、异步电机两种矢量控制方法
矢量变换控制的数学依据是坐标变换，坐标变换需
要转子磁链方向角(定向相位角) 。如何获得转子磁链方
向角，即单位矢量是问题关键。 目前存在两种矢量控制方法，一种是Blaschke 发明
的直接法或反馈法，另一种是Hasse 发明的间接法或前 馈法。二者的本质区别在于单位矢量是如何产生的。
矢量控制
一、矢量控制的由来
直流电动机的磁通基本上唯一地由励磁绕组的励磁电流决定，所以
它的的数学模型简单，具有良好的转矩控制特性；而异步电动机的数学
模型由于多变量、非线性、强耦合的原因，控制要复杂得多，其转矩控
制特性很差。u
i
(R+Lp)-
L
1
er
1(
1 )
2( )
TL Te
np
Jp
图1 异步电机的多变量、强耦合模型结构
ist
s 1
++
1 p
iB iC
3/2
VR
is
ism
Lm
Tr Lm
r
Tr p+1
图8 在按转子磁链定向两相旋转坐标系上计算转子磁链的电流模型
（b) 基于电压模型的转子磁链观测
根据电压方程中感应电动势等于磁链变换率的关系，取电动势的 积分就可以得到磁链，这样的模型叫做电压模型。 优点：受电动机参数变化的影响较小，而且算法简单，便于应用。 缺点：包含纯积分项，积分的初始值和累积误差都影响计算结果，在 低速时，定子电阻压降变化的影响也较大。